Name: Mikrofabrizierten Plattformen für Mechanisch Dynamische Cell Culture (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-26T17:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 21 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung mikrofabrizierter Plattformen mit vertikal beweglichen Mikrostäben für mechanisch dynamische Zellkulturen in 2D- und 3D-Umgebungen. Diese Methode ermöglicht kontrollierte mechanische Stimulation von Zellen.

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Wir danken für die finanzielle Unterstützung von der Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada und der Canadian Institutes of Health Research (CHRPJ 323533-06), der Ontario Graduate Scholarship-Programm CM, und die Canada Research Chairs in Mikro-und Nano Engineering Systems zu YS, und in Mechanobiologie zu CAS.

<ol><li>Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+microfabricated+valves+and+pumps+by+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography.</a> Science. 288, 113-116 (2000).</li>
<li>Schaffer, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Device+for+the+application+of+a+dynamic+biaxially+uniform+and+isotropic+strain+to+a+flexible+cell+culture+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Device for the application of a dynamic biaxially uniform and isotropic strain to a flexible cell culture membrane.</a> J Orthop Res. 12, 709-719 (1994).</li>
<li>Jo, B., Lerberghe, L. V. an, Motsegood, K., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+micro-channel+fabrication+in+polydimethylsiloxane+%28PDMS%29+elastomer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional micro-channel fabrication in polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9, 76-81 (2000).</li>
<li>Moraes, C., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solving+the+shrinkage-induced+PDMS+alignment+registration+issue+in+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Solving the shrinkage-induced PDMS alignment registration issue in multilayer soft lithography.</a> J. Micromech. Microeng. 19, 065015-065015 (2009).</li>
<li>Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+bonding+by+means+of+a+portable%2C+low-cost+corona+system%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system.</a> Lab on a chip. 6, 1548-1549 (2006).</li>
<li>Bongaerts, J., Fourtouni, K., Stokes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft-tribology%3A+Lubrication+in+compliant+PDMS-PDMS+contact%5BTitle%5D)+AND+%22Tribology+International%22%5BJournal%5D)">Soft-tribology: Lubrication in compliant PDMS-PDMS contact.</a> Tribology International. 40, 1531-1542 (2007).</li>
<li>Moraes, C., Chen, J. H., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabricated+arrays+for+high-throughput+screening+of+cellular+response+to+cyclic+substrate+deformation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Microfabricated arrays for high-throughput screening of cellular response to cyclic substrate deformation.</a> Lab on a chip. 10, 227-234 (2010).</li>
<li>Liu, V. A., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+photopatterning+of+hydrogels+containing+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional photopatterning of hydrogels containing living cells.</a> Biomedical Microdevices. 4, 257-266 (2002).</li>
<li>Hahn, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photolithographic+patterning+of+polyethylene+glycol+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Photolithographic patterning of polyethylene glycol hydrogels.</a> Biomaterials. 27, 2519-2524 (2006).</li>
<li>Moraes, C., Wang, G., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfabricated+platform+for+high-throughput+unconfined+compression+of+micropatterned+biomaterial+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A microfabricated platform for high-throughput unconfined compression of micropatterned biomaterial arrays.</a> Biomaterials. 31, 577-584 (2010).</li>
<li>Wipff, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+covalent+attachment+of+adhesion+molecules+to+silicone+membranes+for+cell+stretching+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The covalent attachment of adhesion molecules to silicone membranes for cell stretching applications.</a> Biomaterials. 30, 1781-1789 (2009).</li>
<li>Moraes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+polyurethane+culture+substrates+into+poly%28dimethylsiloxane%29+microdevices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Integrating polyurethane culture substrates into poly(dimethylsiloxane) microdevices.</a> Biomaterials. 30, 5241-5250 (2009).</li>
<li>Ifkovits, J. L., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+photopolymerizable+and+degradable+biomaterials+for+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+engineering%22%5BJournal%5D)">Review: photopolymerizable and degradable biomaterials for tissue engineering applications.</a> Tissue engineering. 13, 2369-2385 (2007).</li>
</ol>

Obwohl konzeptionell einfach, Bauelementherstellung dauert einige experimentelle Geschick und Übung. Insbesondere im Falle von 2D-Zellkultur kann die Ausrichtung der mehrere Schichten in das Gerät eine Herausforderung sein, vor allem über eine großflächige Arrays. Praktisch gesehen, können wir sicher erreichen eine 100% ige Ausrichtung Erfolgsrate mit Hilfe von Geräten mit 50 um der Toleranz in Abstand zwischen benachbarten Funktionen in mehreren Schichten. Wir haben auch erfolgreich Ausrichtung mit Toleranzen bis zu 15...

<table><tbody><tr><td>Sylgard 184 PDMS-Monomer- und Vernetzer-Kit</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8-Master</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silanisierungsmittel: (Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooktyl)-1-trichlorsilan</td><td>United Chemical Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schaumstoffpads</td><td></td><td></td><td>Kunsthandwerksgeschäfte, 1–2 mm dick</td></tr><tr><td>Transparentfolien für Tintenstrahldrucker (von oben bedruckbar)</td><td>Grand Toy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plexiglasplatten</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>C-Schraubzwinge</td><td></td><td></td><td>Baumarkt</td></tr><tr><td>Mikromanipulationssystem</td><td>Siskiyou, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Speziell angefertigte Vakuumhalterung</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sichtsystem, Navitar 12x-Zoom</td><td>Navitar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Verbindungsrohre</td><td>VWR international</td><td>Clay Adam Intramedic PE190</td><td></td></tr><tr><td>Stumpfe 18G-Nadeln</td><td>Small Parts (www.smallparts.com)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Exzentrische Membranmikropumpe</td><td>Schwarzer Precision</td><td>SP 500 EC-LC4.5V DC</td><td></td></tr><tr><td>Magnetventile</td><td>Pneumadyne</td><td>S10MM-30-12-3</td><td></td></tr><tr><td>Magnetventilblock</td><td>Pneumadyne</td><td>MSV10-1</td><td></td></tr><tr><td>Funktionsgenerator</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diakrylat von Polyethylenglycol, 3,4 kDa</td><td>Laysan Bio Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polyethylenglycol, 8 kDa</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Irgacure 2959</td><td>Ciba Specialty Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-Vinyl-2-pyrrolidon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standardreagenzien für Zellkultur</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mikrofabrizierten plattformen für mechanisch dynamische cell culture

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

Die Fähigkeit, systematisch Sonde in vitro zelluläre Reaktion auf Kombinationen von mechanobiological Reize für das Tissue Engineering, Drug Discovery oder grundlegende zellbiologische Studien wird durch aktuelle Bioreaktor-Technologien, die nicht gleichzeitig gelten eine Vielzahl von mechanischen Reizen auf kultivierte Zellen begrenzt. Um dieses Problem zu beheben, haben wir eine Reihe von mikrostrukturierten Plattformen entwickelt, um die Auswirkungen von mechanischen Reizen in einem High-Throughput-Format Bildschirm entwickelt. In diesem Protokoll, zeigen wir die Herstellung eines Mikroaktor Reihe von vertikal versetzt zum Thema, die die Technologie ist und weiter zu demonstrieren, wie diese Basistechnologie modifiziert werden, um High-Throughput-mechanisch dynamischen Zellkultur in beiden zweidimensionalen und Durchführung werden drei dimensionale Kultur Paradigmen.

In diesem Protokoll, zeigen wir die Herstellung eines Mikroaktor Reihe von vertikal versetzt zum Thema, die die Technologie basiert, und wie diese Basistechnologie können modifiziert werden, um High-Throughput-mechanisch dynamischen Zellkultur in beiden zweidimensionalen und dreidimensionalen Kultur durchzuführen Paradigmen.

Mikrofabrizierten Plattformen für Mechanisch Dynamische Cell Culture

Die Fähigkeit, die zelluläre In-vitro-Antwort auf Kombinationen mechanobiologischer Reize für das Tissue Engineering, die Wirkstoffforschung oder ... systematisch zu untersuchen,

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, Vorrichtungen zur mechanischen Stimulation von Zellen in zwei- und dreidimensionalen Kulturgegebenheiten mikrotechnisch herzustellen. Dies wird durch eine mehrschichtige Sandwich-Form- und Stapeltechnik erreicht, mit der ein Array vertikal angesteuerter Mikrosäulen erzeugt wird. In einem zweiten Schritt wird das Array aus vertikal angesteuerten Mikrosäulen modifiziert, um einen Kulturfilm zu dehnen, wodurch gut kontrollierte Dehnungen auf Zellen ausgeübt werden, die auf dem Film kultiviert werden.Alternativ kann das Array modifiziert werden, um mikrostrukturierte Biomaterialkonstrukte zu komprimieren und dadurch mechanische Reize auf Zellen auszuüben. Die Kultivierung in einem Array aus dreidimensionalen Hydrogelen führt zu Ergebnissen, die anhand der Bildanalyse fluoreszierender Markierungspunkte die gleichzeitige Anwendung einer Bandbreite zweidimensionaler, echokardiographisch biaxialer und dreidimensionaler Kompressionsdehnungen über das gesamte Array hinweg zeigen. Hallo, ich bin Chris Mariahs aus den Laboren von Craig Simmons und U Sun am Department für Maschinenbau und Industrietechnik sowie am Institut für Biom

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Wir präsentieren zwei Prozesse für die Mikrofabrikation von porösen Polymer-Chips für dreidimensionale Zellkultivierung. Die erste ist Heißprägen mit einem Lösemitteldampf Schweißverfahren kombiniert. Die zweite nutzt ein neu entwickeltes microthermoforming Prozess mit Ionen-Track-Technologie führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung kombiniert.

Microfabrication der Chip-Größe Gerüste für die dreidimensionale Kultivierung der Zellen

Wir haben eine automatisierte Zellkultur und Verhör Plattform für Mikro-Skala-Zell-Stimulation Experimente entwickelt. Die Plattform bietet eine einfache, vielseitige und präzise Kontrolle in den Anbau und die Förderung kleiner Populationen von Zellen und Gewinnen Lysate für molekulare Analysen. Die Plattform wird auch auf Studien, die kostbaren Zellen und / oder Reagenzien geeignet.

Eine vielseitige automatisierte Plattform für Mikro-Skala Handy Stimulation Experimente

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Kokultivierung von Primärzellen, Gewebemodellen und Stanzbiopsien in einem mikrofluidischen Multiorgan-Chip für bis zu 28 Tage. Humane dermale mikrovaskuläre Endothelzellen, Leberaggregate und Hautbiopsien wurden erfolgreich in einem gemeinsamen Medienkreislauf kombiniert.

Die Multi-Organ Chip - Ein Mikrofluidik-Plattform für langfristige Multi-Gewebe Cokultur

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Isolierung und Kultivierung einzelner Zellen mit einer mikrofluidischen Plattform, die ein neues Mikrotiter-Designkonzept verwendet, um eine hocheffiziente Einzelzellisolierung und eine langfristige klonale Kultur zu ermöglichen.

Ein Mikrofluidik-Plattform für Hochdurchsatz-Einzelzell-Isolierung und Kultur

Dieser Artikel beschreibt die detaillierte Methode ein Array gemultiplext künstliche zellulären Mikroumgebung (MACME) Vorbereitung für Hochdurchsatz-Manipulation von physikalischen und chemischen imitiert in Vivo zellulären Mikroumgebungen Queues und Identifizieren Sie die optimale zelluläre Umgebung für menschliche pluripotenten Stammzellen (hPSCs) mit einzelligen profiling.

Herstellung eines Multiplex künstliche zellulären Mikroumgebung Arrays

Wir beschreiben eine Methode, um Geräte für die 3D-Kultur zu konstruieren und mit Zellen und multikellulären Organoiden zu experimentieren. Dieses Gerät ermöglicht die Analyse von zellulären Reaktionen auf lösliche Signale in 3D-Mikroumgebungen mit definierten Chemoattractged-Steigungen. Organoide sind besser als einzelne Zellen, wenn es um die Erkennung schwacher lauter Eingänge geht.

3D-Analyse von multizellulären Reaktionen auf tschoattraktive Verläufe

Dieser Artikel enthält detaillierte Methoden zur Herstellung und Charakterisierung einer pneumatisch betätigten mikrofluidischen Vorrichtung für die Chondrozytenkompression.

Eine mikrofluidische Plattform zur Stimulierung von Chondrozyten mit dynamischer Kompression

Wir präsentieren ein motorbetriebenes zentrifugales mikrofluidisches Gerät, das Zellsphäride kultivieren kann. Mit diesem Gerät können Sphäroide von einzelnen oder mehreren Zelltypen leicht unter hohen Schwerkraftbedingungen kokultiviert werden.

Lab-on-a-CD-Plattform zur Generierung mehrzelliger dreidimensionaler Sphäriden

Dieses Protokoll beschreibt eine rekonfigurierbare membranbasierte Zellkulturplattform, die das Open-Well-Format mit Flüssigkeitsflussfunktionen integriert. Diese Plattform ist mit Standardprotokollen kompatibel und ermöglicht reversible Übergänge zwischen Open-Well- und mikrofluidischen Kulturmodi, um den Anforderungen von Ingenieur- und Biowissenschaftslabors gerecht zu werden.

Umwandlung von statischen Barrieregewebemodellen in dynamische mikrophysiologische Systeme

Einfache Techniken für die schnelle Herstellung von mikrostrukturierten neuronalen Kultur-Systeme mit Hilfe eines digitalen Mikrospiegel für die dynamische Maske Projektion Lithographie auf regelmäßige Zellkultursubstraten beschrieben. Diese Kultur-Systeme können mehr Vertreter des natürlichen biologischen Architektur, und die beschriebenen Techniken könnten für zahlreiche Anwendungen angepasst werden.

Herstellung von mikrostrukturierten Hydrogele für Neural Kultur-Systeme mit Dynamic Mask Projektion Photolithographie

Erfahren Sie die Herstellung mikrofabrizierter Plattformen mit vertikal beweglichen Mikrostäben für mechanisch dynamische Zellkulturen in 2D- und 3D-Umgebungen. Diese Methode ermöglicht kontrollierte mechanische Stimulation von Zellen.

Mikrofabrizierten Plattformen für Mechanisch Dynamische Cell Culture

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